钢渣综合利用

供稿|柳 培，黄树森

钢渣综合利用

供稿|柳 培，黄树森

内容导读

钢铁生产的副产物钢渣堆放占地造成了土地资源浪费，未经任何利用直接废弃，造成了巨大的资源与经济上的浪费。随着国家对环境保护以及土地资源的重视，钢渣处理已成为国内各大钢铁企业的工作重点。钢渣的处理与充分利用不仅能变废为宝，产生巨大的经济效益，而且是一项利国利民造福子孙的大事。日益成熟的钢渣处理工艺具有广阔的市场与经济效益，既保护了生态环境，又壮大了非钢产业，使废物资源得到合理利用。

钢渣的预处理——热闷处理

钢渣的主要化学成分有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、f-CaO等，有的钢渣还含有V2O5、TiO2等。各种成分的含量依炉型、钢种不同有较大范围的波动。钢渣热闷处理是将热融钢渣冷却至 800 ℃～300 ℃ 装入热闷装置中，喷水雾遇热渣后产生饱和蒸汽，由于钢渣中 f-CaO (游离氧化钙) 和 f-MgO (游离氧化镁)含量高，可在常温下与水 (或水蒸气) 发生缓慢反应，也可以在一定温度和压力条件下与水 (或水蒸气) 进行快速反应，反应时体积分别膨胀 97.8 %、148 %，从而使钢渣自解粉化，达到钢渣破碎的目的，同时消除了钢渣的不稳定因素，使钢渣在建筑建材上的应用安全可靠，磁选后尾渣的利用率可为 100 %。热闷工艺不用大量的水浸泡钢渣，保证了钢渣中水硬性矿物活性不下降，同时热闷法对喷溅渣、流动性差的钢渣都能进行处理。

钢渣的磁选工艺和设备

钢渣的筛分

钢渣的筛分对于渣铁分离起着重要作用。由于粒度与比表面积不同，以及热闷处理钢渣过程中产生的不同粒度的钢渣含铁量不尽相同，因此筛分对于磁选工艺很重要。经过筛分可选出粒径为10～50、50～100 和 100～356 mm。

磁选工艺

磁选工艺采用多级筛分，两道破碎，三道磁选，如图 1。

磁选根据筛分后的不同粒度级选择相应的磁场强度进行。通过振动筛 1 的筛上物经过磁选进入颚式破碎机后再次进行筛分，磁选的产物为 100～356 mm 的钢渣，直接进入废钢库，供电炉使用。振动筛 1 筛下物进入振动筛 2，筛上物进行二次磁选，选出 50～100 mm 渣钢同样进入废钢库，磁选后产物经过圆锥破碎机后由斗式提升机第二次进入振动筛 2。振动筛 2 的筛下物进入张力筛，筛上物通过带磁机 3 分选为 0～10 mm 钢渣粒与 10～40 mm 的尾渣粒，筛下物经过带磁机 2，分选为 0～10 mm 磁选粉和 0～10 mm 尾渣粉。

图1 钢渣磁选工艺流程图

钢渣经磁选后, 可从钢渣中选出：TFe 品位 > 80 % 的渣钢，占钢渣原渣的10%；粒径 10～50 mm、TFe 品位 > 62 % 的粒钢，占钢渣原渣的 10 %；粒径 0～10 mm、TFe 品位 42 % 的磁选粉，占钢渣原渣的 20 %，即从钢渣中磁选出 40 % 的含铁物料。

磁选设备

● 钢渣平行分选带磁机

带磁机主要用于钢渣内的渣铁与渣、粒钢与渣粉的分离，与筛分破碎配合使用，分选效果显著，对于大块和小颗粒都适用。

带磁机的主要特点是：采用特殊磁场，分选时间长，分选充分；锥形带滚筒传动稳定，噪音低；采用封闭线圈和风冷散热，对工作环境适用很强；全密封轴承座，使用寿命长；皮带自动纠偏装置杜绝皮带出现跑偏；设备中皮带独特的防护层保证皮带有足够长的使用寿命。

设备一般安装在颚破前物料皮带 (通常为原渣和破碎后大粒级皮带) 的渣铁分离，以及圆锥破后的送料皮带等。根据皮带宽度、带速、物料厚度、物料粒级等因素进行选型 (适用带宽、磁场强度、皮带类型等)。一般皮带为头部安装。

● 钢渣用干式双辊磁选机

干式双辊磁选机应用于钢渣多道筛分破碎除铁后对经过棒磨机的渣料、磁选粉与尾渣粉的磁性分离。磁选机特点：采用钕铁硼强磁，场强高，退磁率低；特殊磁场排布，物料磁选翻转充分，磁选效果好；双辊设计，物料抛物线与磁选区相对应，物料整体分选充分；磁系可调，适应条件宽；滚筒表面采用高耐磨物覆盖，耐磨性能优异；轴承采用独特注油孔，维护简单。干式双辊磁选机作用于粒度 0～10 mm 的物料，也就是经过棒磨机 (主要作用使钢渣颗粒表面磁性物料与颗粒分离) 后的渣粉，对其进磁选料与尾渣粉的分离，一般配合振动给料机使用，由于采用封闭箱体设计，可以封闭在皮带管路中，对现场粉尘污染小。

钢渣循环利用

钢渣中渣钢的循环利用

钢渣中一些含铁料以大体积的形式存在，可以作为废钢进行回收再利用，它的含量达到0.5 %～1.5 %。以钢铁企业年产1000 万 t 钢计算，可以回收渣钢5～15 万 t。

渣钢作为钢渣循环利用中最容易回收的一部分，它的生产工艺相当简单。在钢渣冷却后渣钢会自然析出，在进行简单的磁选和加工处理后就可以作为废钢来使用。

钢渣混凝土

钢渣混凝土具有良好的热稳定性、水稳定性和抗滑性能，对提高我国沥青路面的耐久性和降低工程造价具有积极意义。钢渣制成钢渣混凝土需要进行深加工，使尾渣粒度达到循环利用的要求，加工方式有：破碎→筛分→磁选→干磨的“宝钢模式”；破碎→自磨机 (或球磨机) 湿磨→磁选的“鞍钢模式”。

● 粗磨钢渣

粗磨钢渣直接制备成为适用于沥青混凝土路面的骨料，以代替石质骨料，提高钢渣再生利用的经济价值，可节省自然资源 (石材)。

● 细磨钢渣 (钢渣微粉)

针对我国钢筋混凝土工程实际寿命为 65 年的现实，上海市市政工程研究院孙家瑛博士指出：钢渣微粉掺合量少于 20 % 的混凝土，在自然碳化条件下的抗碳化寿命大于 100 年，完全满足钢筋混凝土结构设计规范的要求。钢渣微粉可为用户降低成本并提高混凝土强度。钢渣微粉已经在福建下白石跨海大桥工程中，被制成桥墩大梁。

结束语

通过对钢渣的预处理、分级、破损、一道磁选、二道磁选、干选，以及水渣和钢渣微粉的综合利用，最终达到了钢渣“零”排放。

[1] 姜从盛，丁庆军，王发洲，等．钢渣的理化性能及其综合利用技术发展趋势．国外建材科技, 2002(3)：1-5

[2] 郑礼胜，王士龙．用钢渣处理含铬废水.材料保护, 1999，32(5)：40-41

[3] 单志峰．国内外钢渣处理技术与综合利用技术的发展分析. 工业安全与防尘，2000(2)：27-32

[4] 马少健，刘盛余，胡治流，等. 钢渣吸附剂对铬和铅重金属离子的吸附特性研究. 有色矿冶，2004(4)：57-59

Integrated Utilization of Slag

LIU Pei, HUANG Shu-sen

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沈阳隆基电磁科技股份有限公司，辽宁 抚顺 113122

柳培(1986—)，籍贯内蒙古，毕业于沈阳工业大学应用物理学专业，销售工程师，工作于沈阳隆基电磁科技股份有限公司，E–mail：nmgliupei@ tom.com。